- •1. Общие положения
- •2. Материалы для конструкций и соединений
- •3. Расчетные характеристики материалов и соединений
- •4*. Учет условий работы и назначения конструкций
- •5. Расчет элементов стальных конструкций на осевые силы и изгиб центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы
- •Изгибаемые элементы
- •Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом
- •Опорные части
- •6. Расчетные длины и предельные гибкости элементов стальных конструкций расчетные длины элементов плоских ферм и связей
- •Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций
- •Расчетные длины элементов структурных конструкций
- •Расчетные длины колонн (стоек)
- •Предельные гибкости сжатых элементов
- •Предельные гибкости растянутых элементов
- •7. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов стенки балок
- •Стенки центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов
- •Поясные листы (полки) центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов
- •8. Расчет листовых конструкций расчет на прочность
- •Расчет на устойчивость
- •Основные требования к расчету металлических мембранных конструкций
- •9. Расчет элементов стальных конструкций на выносливость
- •10. Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения
- •11. Расчет соединений стальных конструкций сварные соединения
- •Соединения на высокопрочных болтах
- •Соединения с фрезерованными торцами
- •Поясные соединения в составных балках.
- •12. Общие требования по проектированию стальных конструкций Основные положения
- •Сварные соединения
- •Болтовые соединения и соединения на высокопрочных болтах
- •13. Дополнительные требования по проектированию производственных зданий и сооружений1 Относительные прогибы и отклонения конструкций
- •Расстояния между температурными швами
- •Фермы и структурные плиты покрытий
- •Колонны
- •Подкрановые балки
- •Листовые конструкции
- •Монтажные крепления
- •14. Дополнительные требования по проектированию жилых и общественных зданий и сооружений Каркасные здания
- •Висячие покрытия
- •15*. Дополнительные требования по проектированию опор воздушных линий электропередачи, конструкций открытых распределительных устройств и линий контактных сетей транспорта
- •16. Дополнительные требования по проектированию конструкций антенных сооружений (ас) связи высотой до 500 м
- •17. Дополнительные требования по проектированию гидротехнических сооружений речных
- •18. Дополнительные требования по проектированию балок с гибкой стенкой
- •19. Дополнительные требования по проектированию балок с перфорированной стенкой
- •20. Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции
- •Материалы для стальных конструкций и их расчетные сопротивления
- •Стали для стальных конструкций зданий и сооружений
- •Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката по гост 27772–88 для стальных конструкций зданий и сооружений
- •Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе труб для стальных конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772–88
- •Расчетные сопротивления проката смятию торцевой поверхности, местному смятию в цилиндрических шарнирах, диаметральному сжатию катков
- •Расчетные сопротивления отливок из углеродистой стали
- •Расчетные сопротивления отливок из серого чугуна
- •Материалы для соединений стальных конструкций и их расчетные сопротивления
- •Материалы для сварки, соответствующие стали
- •Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами
- •Требования к болтам при различных условиях их применения
- •Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
- •Расчетные сопротивления смятию элементов, соединяемых болтами.
- •Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов.
- •Механические свойства высокопрочных болтов по гост 22356-77*
- •Площади сечения болтов согласно ст сэв 180-75, ст сэв 181-75 и ст сэв 182-75
- •Физические характеристики материалов
- •Физические характеристики материалов для стальных конструкций
- •Физические характеристики проводов и проволоки
- •Коэффициенты условий работы для растянутого одиночного уголка, прикрепляемого одной полкой болтами
- •Коэффициентыa1 и a2
- •Коэффициенты для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций
- •Коэффициенты c(cx), cy, n
- •Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов Определение коэффициентов расчетной длины колонн Одноступенчатые колонны
- •Коэффициенты расчетной длины m1 для одноступенчатых колонн с верхним свободным концом
- •Коэффициенты расчетной длины m1 для одноступенчатых колонн с верхним концом, закрепленным только от поворота
- •Коэффициенты расчетной длины m12 и m11 для одноступенчатых колонн с неподвижным шарнирно-опертым верхним концом
- •Коэффициенты расчетной длины m12 и m11 для одноступенчатых колонн с неподвижным верхним концом, закрепленных от поворота
- •Двухступенчатые колонны
- •Коэффициенты расчетной длины mm1, mm2, mm3
- •Коэффициенты m для определения расчетных длин колонн и стоек постоянного сечения
- •Коэффициенты j продольного изгиба центрально-сжатых элементов
- •Коэффициенты влияния формы сечения h
- •Коэффициенты je для проверки устойчивости внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) сплошностенчатых стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии
- •Коэффициенты je для проверки устойчивости внецентренно-сжатых ( сжато-изгибаемых) сквозных стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии
- •Приведенные относительные эксцентриситеты mef для стержней с шарнирно-опертыми концами
- •Коэффициенты cmax для двутавровых и тавровых сечений
- •Коэффициенты jb для расчета балок на устойчивость
- •Коэффициенты y для двутавровых балок с двумя осями симметрии
- •Коэффициенты y для жестко заделанных консолей двутаврового сечения с двумя осями симметрии
- •Коэффициенты d и c
- •Коэффициент b
- •Коэффициенты jb
- •Моменты инерции при кручении Jt прокатных двутавров по гост 8239–72*
- •Группы элементов и соединений при расчете на выносливость
- •Коэффициенты b для расчета элементов с учетом хрупкого разрушения стали
- •Определение свойств металла
- •Число проверяемых элементов, проб и образцов
- •Основные буквенные обозначения величин
7. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов стенки балок
7.1. Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять:
поперечными основными ребрами, поставленными на всю высоту стенки;
поперечными основными и продольными ребрами;
поперечными основными и промежуточными короткими ребрами и продольным ребром (при этом промежуточные короткие ребра следует располагать между сжатым поясом и продольным ребром).
Прямоугольные отсеки стенки (пластинки), заключенные между поясами и соседними поперечными основными ребрами жесткости, следует рассчитывать на устойчивость. При этом расчетными размерами проверяемой пластинки являются:
a–расстояние между осями поперечных основных ребер;
hef–расчетная высота стенки (рис. 10), равная в сварных балках полной высоте стенки, в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах–расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков, в балках, составленных из прокатных профилей,–расстоянию между началами внутренних закруглений, в гнутых профилях (рис. 11)–расстоянию между краями выкружек;
t–толщина стенки.
|
|
|
Рис. 10. Расчетная высота стенки составной балки
а –сварной из листов; б–на высокопрочных болтах; в–сварной с таврами
7.2*. Расчет на устойчивость стенок балок следует выполнять с учетом всех компонентов напряженного состояния (s,tиsloc).
Напряжение s,tиslocследует вычислять в предположении упругой работы материала по сечению брутто без учета коэффициентаjb.
Сжимающее напряжение sу расчетной границы стенки, принимаемое со знаком "плюс", и среднее касательное напряжениеtследует вычислять по формулам:
; (72)
, (73)
где h–полная высота стенки;
MиQ–средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека больше его расчетной высоты, тоMиQследует вычислять для более напряженного участка с длиной, равной высоте отсека; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком.
Местное напряжение slocв стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям пп. 5.13 и 13.34* (приgf1= 1,1) настоящих норм.
В отсеках, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно должны быть учтены только два компонента напряженного состояния: sиtилиslocиt.
Односторонние поясные швы следует применять в балках, в которых при проверке устойчивости стенок значения левой части формулы (74) не превышают 0,9gcприlw<3,8 иgcприlw³3,8.
7.3. Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если при выполнении условий (33) условная гибкость стенки не превышает значений:
3,5 –при отсутствии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами;
3,2 –то же, в балках с односторонними поясными швами;
2,5 –при наличии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами.
При этом следует устанавливать поперечные основные ребра жесткости согласно требованиям пп. 7.10, 7.12 и 7.13 настоящих норм.
7.4*. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения (sloc= 0) и условной гибкости стенкиlw£6 следует выполнять по формуле
, (74)
где gc–коэффициент, принимаемый по табл. 6* настоящих норм;
; (75)
. (76)
В формуле (75) коэффициент ccrследует принимать:
для сварных балок –по табл. 21 в зависимости от значения коэффициентаd:
Таблица 21
d |
£0,8 |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
6,0 |
10,0 |
³30 |
ccr |
30,0 |
31,5 |
33,3 |
34,6 |
34,6 |
35,1 |
35,5 |
, (77)
где bfиtf–соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки;
b–коэффициент принимаемый по табл. 22;
для балок на высокопрочных болтах ccr= 35,2.
Таблица 22
Балки |
Условия работы сжатого пояса |
b |
Подкрановые |
Крановые рельсы не приварены |
2 |
|
Крановые рельсы приварены |
¥ |
Прочие |
При непрерывном опирании плит |
¥ |
|
В прочих случаях |
0,8 |
Примечание.Для отсеков подкрановых балок, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, при вычислении коэффициентаdследует приниматьb= 0,8. |
В формуле (76) ,
где d–меньшая из сторон пластинки (hefилиa);
m–отношение большей стороны пластинки к меньшей.
7.5. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения с учетом развития пластических деформаций при отсутствии местного напряжения (sloc= 0) и приt£0,9Rs,Af /Aw³0,25, 2,2<£6 следует выполнять по формуле
M£Rygch2eft(Af /Aw+a), (78)
где a= 0,24–0,15(t/Rs)2–8,5×(–2,2)2;
здесь gcследует принимать по табл. 6*, аt–определять по формуле (73).
7.6*. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости (рис. 12), при наличии местного напряжения (sloc ¹0) следует выполнять по формуле
, (79)
где gc–следует принимать по табл. 6* настоящих норм;
s;sloc;t–определять согласно требованиям п. 7.2*;
tcr–определять по формуле (76).
Значения scrиsloc,crв формуле (79) следует определять:
а) при a/hef£0,8
scr–по формуле (75);
, (80)
где c1–коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл. 23 в зависимости от отношенияa/hefи значенияdвычисляемого по формуле (77), а для балок на высокопрочных болтах–по табл. 23,а;
.
Рис. 12. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости (1)
а – сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б – то же, к растянутому поясу
Если нагружен растянутый пояс, то при расчете стенки с учетом только slocиtпри определении коэффициентаdпо формуле (77) заbfиtfследует принимать соответственно ширину и толщину нагруженного растянутого пояса;
б) при a/hef>0,8 и отношенииsloc/sбольше значений, указанных в табл. 24,
scr–по формуле, (81)
где c2–коэффициент, определяемый по табл. 25;
sloc,cr–по формуле (80), в которой приa/hef>2 следует приниматьa = 2hef;
в) при a/hef>0,8 и отношенииsloc,cr/sне более значений, указанных в табл. 24:
scr –по формуле (75);
sloc,cr –по формуле (80), но с подстановкой 0,5авместоапри вычислениив формуле (80) и в табл. 23.
Во всех случаях tcrследует вычислять по действительным размерам отсека.
Таблица 23
d |
Значение c1для сварных балок при a/hef, равном | ||||||||
|
£0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
³2,0 |
£1 2 4 6 10 ³30 |
11,5 12,0 12,3 12,4 12,4 12,5 |
12,4 13,0 13,3 13,5 13,6 13,7 |
14,8 16,1 16,6 16,8 16,9 17,0 |
18,0 20,4 21,6 22,1 22,5 22,9 |
22,1 25,7 28,1 29,1 30,0 31,0 |
27,1 32,1 36,3 38,3 39,7 41,6 |
32,6 39,2 45,2 48,7 51,0 53,8 |
38,9 46,5 54,9 59,4 63,3 68,2 |
45,6 55,7 65,1 70,4 76,5 83,6 |
Таблица 23,а
a/hef |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
c1 |
13,7 |
15,9 |
20,8 |
28,4 |
38,7 |
51,0 |
64,2 |
79,8 |
94,9 |
Таблица 24
Балки |
d |
Предельные значения sloc/sприa/hef, равном | |||||||
|
|
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
³2,0 |
Сварные |
£1 2 4 6 10 ³30 |
0 0 0 0 0 0 |
0,146 0,109 0,072 0,066 0,059 0,047 |
0,183 0,169 0,129 0,127 0,122 0,112 |
0,267 0,277 0,281 0,288 0,296 0,300 |
0,359 0,406 0,479 0,536 0,574 0,633 |
0,445 0,543 0,711 0,874 1,002 1,283 |
0,540 0,652 0,930 1,192 1,539 2,249 |
0,618 0,799 1,132 1,468 2,154 3,939 |
На высокопрочных болтах |
– |
0 |
0,121 |
0,184 |
0,378 |
0,643 |
1,131 |
1,614 |
2,347 |
Таблица 25
hef |
£0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
³2,0 |
c2 |
По табл. 21, т. е. c2= ccr |
37,0 |
39,2 |
45,2 |
52,8 |
62,0 |
72,6 |
84,7 |
7.7. В стенке балки симметричного сечения, укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром жесткости, расположенным на расстоянии h1от расчетной (сжатой) границы отсека (рис. 13), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать отдельно:
Рис. 13. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами и
продольным ребром жесткости
а – сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б – то же к растянутому; 1 – поперечное основание ребро жесткости; 2 – продольное ребро жесткости; 3 – пластинка у сжатого пояса; 4 – пластинка у растянутого пояса
а) пластинку 3, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром по формуле
s/scr1+sloc/sloc,cr1+(t/tcr1)2£gc, (82)
где gсследует принимать по табл. 6* настоящих норм, аs,slocиt–определять согласно требованиям п. 7.2*.
Значения scr1иsloc,cr1следует определять по формулам:
при sloc= 0
, (83)
где ;
при sloc¹0иm=a/h1£2
; (84)
sloc,cr1= (1,24 + 0,476m1), (85)
где . (86)
Если a/h1>2, то при вычисленииscr1иsloc,cr1следует приниматьa= 2h1;tcr1необходимо определять по формуле (76) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;
б) пластинку 4, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом,–по формуле
, (87)
где ; (88)
sloc,cr2–следует определять по формуле (80) и табл. 23 приd= 0,8, заменяя значение отношенияa/hefзначениема/(hef –h1);
tcr2–следует определять по формуле (76) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;
sloc2=0,4sloc–при приложении нагрузки к сжатому поясу (рис. 13,а);
sloc2=sloc–при приложении нагрузки к растянутому поясу (рис. 13,б).
Коэффициент tcследует определять по табл. 6* настоящих норм.
7.8. При укреплении пластинки 3дополнительными короткими поперечными ребрами их следует доводить до продольного ребра (рис. 14).
Рис. 14. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости (1), продольным ребром жесткости (2), разделяющим отсек стенки на пластинку (3) у сжатого пояса и пластинку (4) у растянутого пояса, а также короткими ребрами жесткости (5)
В этом случае расчет пластинки 3следует выполнять по формулам (82)–(86), в которых величинуаследует заменять величинойа1, гдеа1–расстояние между осями соседних коротких ребер (рис. 14); расчет пластинки4следует выполнять согласно требованиям п. 7.7, б.
7.9. Расчет на устойчивость стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом) следует выполнять по формулам пп. 7.4*, 7.6*–7.8 с учетом следующих изменений:
для стенок, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, в формулах (75) и (81) и табл. 25 значение hefследует принимать равным удвоенному расстоянию от нейтральной оси до расчетной (сжатой) границы отсека. Приa/hef>0,8 иsloc¹0следует выполнять оба расчета, указанные в пп. 7.6*,би 7.6*,в, независимо от значенияsloc/s;
для стенок, укрепленных поперечными ребрами и одним продольным ребром, расположенным в сжатой зоне:
а) в формулы (83), (84) и (87) вместо h1/hefследует подставлять;
б) в формулу (88) вместо (0,5 –h1/hef) следует подставлять.
Здесь ,
где st–краевое растягивающее напряжение (со знаком "минус") у расчетной границы отсека.
В случае развитого растянутого (ненагруженного) пояса расчет на устойчивость при одновременном действии напряжений sиtследует производить по формуле (90).
7.10. Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значения условной гибкости стенки балки превышают 3,2 при отсутствии подвижной нагрузки и 2,2–при наличии подвижной нагрузки на поясе балки.
Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать 2hefпри>3,2 и 2,5hefпри£3,2.
Допускается превышать указанные выше расстояния между ребрами до значения 3hefпри условии, что стенка балки удовлетворяет проверкам по пп. 7.4*, 7.6*–7.9 и общая устойчивость балки обеспечена выполнением требований п. 5.16*, а или 5.16*, б, причем значенияlef/bдля сжатого пояса не должны превышать значений, определяемых по формулам табл. 8* для нагрузки, приложенной к верхнему поясу.
В местах приложения больших неподвижных сосредоточенных грузов и на опорах следует устанавливать поперечные ребра.
В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части bhдолжна быть для парного симметричного ребра не менееhef /30 + 40 мм, для одностороннего ребра–не менееhef /24 + 50 мм; толщина ребраtsдолжна быть не менее.
Стенки балок допускается укреплять односторонними поперечными ребрами жесткости из одиночных уголков, привариваемых к стенке пером. Момент инерции такого ребра, вычисляемый относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не меньше, чем для парного симметричного ребра.
7.11. При укреплении стенки одним продольным ребром необходимые моменты инерции Jsсечений ребер жесткости следует определять:
для поперечных ребер –по формуле
Js= 3heft3; (89)
для продольного ребра –по формулам табл. 26 с учетом его предельных значений.
Таблица 26
|
Необходимый момент |
Предельные значения | |
h1/hef |
инерции сечения продольного ребра Jsl |
минимальные Jsl,min |
максимальные Jsl,max |
0,20 |
(2,5 -0,5a/hef)´a2t3/hef |
1,5heft3 |
7heft3 |
0,25 |
(1,5 –0,4a/hef)´a2t3/hef |
1,5heft3 |
3,5heft3 |
0,30 |
1,5heft3 |
– |
– |
Примечание. При вычисленииJslдля промежуточных значенийh1/hefдопускается линейная интерполяция. |
При расположении продольного и поперечных ребер с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них вычисляются относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки.
Минимальные размеры выступающей части поперечных и продольных ребер жесткости следует принимать согласно требования п. 7.10.
7.12. Участок стенки балки составного сечения над опорой при укреплении его ребрами жесткости следует рассчитывать на продольный изгиб из плоскости как стойку, нагруженную опорной реакцией. В расчетное сечение этой стойки следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки ширинойс каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки.
Нижние торцы опорных ребер (рис. 15) должны быть остроганы либо плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки. Напряжения в этих сечениях при действии опорной реакции не должны превышать: в первом случае (рис. 15, а)–расчетного сопротивления прокатной стали смятиюRpприа£1,5tи сжатиюRyприа>1,5t; во втором случае (рис. 15,б)–смятиюRp.
В случае приварки опорного ребра к нижнему поясу балки сварные швы должны быть рассчитаны на воздействие опорной реакции.
7.13. Одностороннее ребро жесткости, расположенное в месте приложения к верхнему поясу сосредоточенной нагрузки, следует рассчитывать как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. В расчетное сечение этой стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки.